西周

周武王灭商分封诸侯，封帝尧之后于蓟，封召公架于燕。后燕国兼并蓟国，迁都于蓟，故今北京地区先分属于蓟、燕，后统为燕国辖地。

战国

燕国沿边境设上谷、渔阳、右北平、辽西、辽东五郡，郡下设县。今北京西部、西北部属上谷郡，可能包括今海淀区境西北部分地区。

秦

秦始皇二十六年（前221年），中国历史上第一个中央集权的封建统一国家秦帝国建立，废止分封制，在全国实行郡县制。原燕国北部设上谷、渔阳等五郡，又在蓟城地区设广阳郡，辖域可能涉及海淀地区的有广阳郡（或上谷都）蓟县、上谷郡军都县。

西汉

汉高祖元年（前202年），西汉建立，在蓟城地区先后置燕国、燕郡、广阳郡、广阳国。

至西汉末年，海淀地区可能分属于广阳国蓟县、上谷郡军都县。

新莽

始建国二年（9年），王莽废广阳国，改设广阳郡（曾改名为广有）。

东汉

初，复置广阳国，后并入上谷郡。

永元八年（96年）复置广阳郡。

至东汉末年，分属广阳郡所辖蓟、军都和昌平县。

魏晋南北朝

曹魏至北周，今海淀南部为燕郡蓟县辖地，北部在三国至北魏前期分属燕郡军都、昌平两县；北魏末年属军都县；东魏至北齐天保年间可能分属于军都县，及昌平、万年、广武、沃野等4个侨置县；北周时则分属于昌平、万年两县。

隋

开皇三年（583年）十一月，隋文帝杨坚下诏“罢天下诸郡”，实行州、县二级制度。燕郡、昌平郡等均废，属县直接由幽州统辖。

大业三年（607年）又改州为郡，废幽州，置涿郡。今海淀属涿郡。

唐

海淀在天宝元年（742年）前后可能分属幽州（范阳郡）的蓟、广平、广宁、昌平县和带州孤竹县（寄置）。

五代

后唐时，可能分属于幽都、玉河、燕平、蓟等县。

两宋

契丹天显十一年（936年）末，契丹进占幽、蓟、云等燕云十六州。会同元年（938年）十一月，升幽州城为南京，设南京道。

金天辅六年（1122年）底，金国攻占辽南京，次年三月由北宋接管。北宋以原析津府为基础，设燕山府路，燕京改称燕山府。

金天会二年（1125年）底，燕山府又为金国夺占，恢复燕京和析津府名称，并置燕京路。

终辽之世，海淀地区分属于辽南京道析津府的析津、宛平、玉河、昌平等县；至金末，分属于中都路大兴府的大兴、宛平、昌平等县。

元

成吉思汗十年（1215年）五月，蒙古军攻占金中都。将中都改称燕京，中都路改称燕京路。

至元元年（1264年）八月，改燕京为中都，燕京路改称中都路。

至元八年（1271年），蒙古改国号为“大元”，次年二月改中都为“大都”，正式建都，中都路改称大都路，今北京地区绝大部分（包括海淀地区）属大都路，海淀南半部大体属宛平县，北半部大体属昌平县。

明

洪武元年（1368年）八月，明军攻占大都城，随即将大都路（兼领大兴府事）改为北平府。

永乐元年（1403年）正月，改北平为“北京”。

永乐元年（1403年）二月，改北平府为“顺天府”，辖包括海淀在内的今北京大部地区。

永乐十九年（1421年）正月，称北京为“京师”，正式定都，原由北京“行部”管辖的京师地区顺天府等八府、二直隶州直辖于中央政府，称为“北直隶”。

至明末，海淀仍分属宛平、昌平两县（州）。

清

清袭明制，在北京设中、东、西、南、北五城，并将五城管辖范围扩大到近郊。海淀南半部和温泉、冷泉、北安河一带隶属于宛平县；北半部大部隶属于昌平州；延庆州有属地在境内。

中华民国

民国二年（1913年）1月9日，昌平州更名为昌平县。

民国十七年（1928年）6月28日，直隶省改为河北省，原京兆各县并入河北省；北京改名为北平，设北平特别市。海淀分属北平市和河北省的宛平县、昌平县、延庆县。

民国十七年（1928年）12月19日，北平市政府下令推行“地方自治”，设立市辖区，海淀地区属北平市辖域的地区分属北郊、西郊两区。

民国二十六年（1937年）7月29日，北平被日军占领，改北平为“特别市”，宛平、昌平两县初分属津海道、冀东道，1940年6月以后都隶属于“燕京道”。

民国三十四年（1945年）8月15日，抗日战争胜利，日本投降，恢复“北平”名称，仍为“院辖市”，市辖区恢复以数字序号命名，西交区定名为十五区，北郊区定名为十六区。宛平、昌平仍属河北省。

民国三十七年（1948年）12月12日—17日，中国人民解放军解放北平绝大部分西郊地区，海淀属北平市原分属十五区（西郊区）、十六区（北郊区）。

民国三十八年（1949年）1月31日，北平和平解放。市政府新成立6个区，这些地区原来分别属大兴、宛平两县管辖。至1949年6月底，今海淀辖域分属北平市十六区、十七区、十八区、十九区、二十七区和察哈尔省宛平县、昌顺（昌平）县管辖。

民国三十八年（1949年）7月3日，北平市重新调整市界和郊区行政区划，原十七、十八两区，原十六区新市区以北与由昌顺县划入之西北旺等5村合并为十六区，原十六区新市区以北地区，划归新的十六区。十六区的建立标志着以今海淀区辖域为主体的单一行政区域正式设立。

建国后

1949年10月1日，中华人民共和国成立。北平改名北京，定为中华人民共和国首都，十六区即成为首都北京的市辖区。11月1日，废止“昌顺县”名称。

1950年8月1日，北京市人民政府决定变更郊区各区番号。第十六区改名为第十三区，第十七区改名为第十四区，第十九区改名为第十五区。

1952年7月23日，河北省宛平县全县及房山、良乡两县部分地区划归北京市。

1952年8月27日，北京市政府通知：（一）取消按数字番号命名市辖区的办法，将郊区划为东郊区（原第十区）、海淀区（原第十三区）、石景山区（原第十五区）等区。（二）撤销第十四区，该区原辖域以德胜门至清河镇的马路为界，其东划归东郊区（原第十区），其西（包括清河镇）划归海淀区（原第十三区）。德胜门关厢划归西四区（原第四区）。（三）划入北京市的宛平县辖区，除绝大部分并入新设的“京西矿区”外，北安河等村划归海淀区。自此，海淀区的名称确定，并沿用至今。

1958年8月30日，海淀区实现人民公社化，各乡、镇、街道办事处全部分别并入各公社。至此，海淀区现辖区域基本形成。

1963年1月1日，原属昌平县的台头村、梁家园村正式划归海淀区，海淀区与昌平县的分界线北移至该两村以北。至此，海淀区的辖域完全形成，与周边各区、县分界线确定下来，延续至今。

“文化大革命”中，海淀区机构名称多有更改，行政区划和建制变动多不规范。

1978年10月以后，海淀区各级各类机构陆续取消“革命委员会”，各街道、公社恢复原有建制。

1983年底，人民公社取消，海淀区在农村延续26年的人民公社政社合一体制终结。